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第6部分(第3页)
空某个地方的钟表,会不会有类似的表现?换句话说,加速度所
产生的效果与重力所产生的效果是否不仅非常相似,而且完全等
同呢?
这个问题只能靠直接的实验来解答。
事实上,这样的实验已
经证明,时间是可以受到普通重力场的影响的。
通过加速运动与
引力场的等效关系所预料的效应是非常小的,这正是直到科学家
们开始专门探索它们以后才能发现它们的原因。
用旋转舞台这个例子,很容易确定钟表速率变慢的数量级。
从初等力学得知,作用在离中心的距离为r。
质量为1的粒子上的
离心力,可由下面公式算出:
(9)
式中ω是转动舞台的固定的角速度。
因此,这个力在粒子从中心
运动到边缘时所作的总功是
(10)
式中R是舞台的半径。
按照上面所说的等效原理,我们应该把F看做是舞台上的引
力,而把W看做是舞台中心与边缘之间的引力势之差。
我们应该记得,正像我在上一次演讲中所谈到的那样,以速
度 v运动的时钟要比不运动的时钟走得慢一些,两者相差一个因
子
如果v同c比起来非常小,我们可以把第二项以后的各项都略去不
计。
按照角速度的定义,v=Rω,这样,“减慢因子”
就变成
(11)
这是用两个地点的万有引力势差来表示的时钟速率的改变。
如果我们把一个时钟放在艾菲尔铁塔(300米高)的底部,再
把另一个时钟放在塔顶,由于它们之间的势差非常之小,所以,
放在底部的那个时钟走慢的因子只有
0。
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但是,地球表面上和太阳表面上的重力势差却大得多了,由
此产生的减慢因子等于0。
999 999 5, 这是用很精密的测量所能
探测到的。
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